CN218962225U - 一种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，该系统的脱硫塔中设置有旋转雾化器、旋流板和闪蒸热风入口；通过旋转雾化器将石灰浆液雾化为细小液滴，液滴在旋流板上与待处理烟气充分接触混合，石灰浆滴中的水分被烟气的显热蒸发掉，同时二氧化硫被石灰浆滴吸收，生成干灰渣，一部分降落在脱硫塔的内壁上，残存部分随烟气进入除尘器，最终被过滤掉，降落在脱硫塔底部的灰渣被从闪蒸热风入口进入的热空气进一步、蒸干、吹起，以防止其附着在脱硫塔中，最终堵塞脱硫塔；且所述热空气经由处理后的烟气在换热器中热交换获得，充分利用热能，降低能源消耗。

Description

一种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统

技术领域

本实用新型涉及燃煤烟气排放控制技术，具体涉及一种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统。

背景技术

工业生产中，燃煤会产生大量的有害气体，其中二氧化硫是引发的雾霾和酸雨主要成因，也是我国当前节能减排治理环境污染的重点任务。随着国家治理雾霾的决心越来越大，对二氧化硫、氮氧化物的控制标准也越来越高。

在燃煤发电厂、石油化工、钢铁工业、有色冶金工业、硫酸工业以及燃煤窑炉生产领域中，都会产生大量如SO₂、NO₂、PM10、PM2.5和CO等污染物。燃煤对大气污染物排放量的贡献已经达到七成以上，比如烟尘排放量占全国总量的70％、SO₂的排放量占全国总量85％、NO₂的排放量占全国总量的67％和CO₂的排放量占全国总量的80％；另外燃煤烟气排放时，还会出现长长的白龙，而且越往北方、越寒冷的地域白龙越长。这些白烟严重破坏了城市景观，影响周边交通可见度等，会对大气造成严重的污染现状。所以如何妥善处理燃煤废气直接关乎到全国的大气污染治理水平。

随着国家对节能减排的重视及排放指标的提高，对NO_x和SO₂排放标准限制更加严格。国家和地方标准的不断修订，进一步推动了电力、钢铁、焦化和化工等行业脱硫技术的不断提升，提出了更加严格的要求。目前，各行各业均不断采取措施，研究新技术、开发新工艺、制造新设备，并且都在积极地投入使用。

目前燃煤烟气在排放到大气中以前，都会经过专业的脱硫脱硝处理，燃煤烟气若脱硫脱硝处理不达标就排放到大气中,烟气中含有的酸性物质、粉尘、重金属等污染物排放到大气中，会对环境造成严重污染，另外热污染和CO₂、SO₂、NO₂及NO_x产生的温室气体效应。

然而，目前主流的脱硫工艺面临很多难以解决的问题，首先是脱硫效果难以达到理想水平，经过处理后的烟气中仍然含有较多的硫，仍然会带来酸雨等污染；脱硫的成本偏高，很多生产企业难以长期负担；更为严重的问题是，现行脱硫设备的有效使用寿命过短，脱硫产物及灰尘、粉尘等污染物会堵塞脱硫设备，使得脱硫设备的工作效率明显下降，最终完全失去脱硫效果或者无法启动运行。

由于上述原因，本发明人对现有的燃煤烟气脱硫系统及方法做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，该系统的脱硫塔中设置有旋转雾化器、旋流板和闪蒸热风入口；通过旋转雾化器将石灰浆液雾化为细小液滴，液滴在旋流板上聚集形成液膜，液膜一方面增大了浆液与烟气的接触面积，提高了脱硫反应效率；另一方面液膜占据了旋流板叶片间开孔的烟气流动空间，石灰浆液雾化后在脱硫塔与待处理烟气接触混合，石灰浆滴中的水分被烟气的显热蒸发掉，同时二氧化硫被石灰浆滴吸收，生成干灰渣，一部分降落在脱硫塔的内壁上，残存部分随烟气进入除尘器，最终被过滤掉，降落在脱硫塔底部的灰渣被从闪蒸热风入口进入的热空气进一步、蒸干、吹起，以防止其附着在脱硫塔中，最终堵塞脱硫塔；且所述热空气经由处理后的烟气在换热器中热交换获得，充分利用热能，降低能源消耗，从而完成本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，

该系统包括：脱硫塔2，

在脱硫塔2，上方连接有顶罐1，通过顶罐1向脱硫塔2中添加石灰浆液，

所述脱硫塔2上连通有两条烟道4，其中一条为进烟道，另一条为出烟道，通过所述进烟道向脱硫塔2中流入待处理烟气，通过所述出烟道从脱硫塔2中向外排出处理后的烟气，

所述处理后的烟气依次经过除尘器3、换热器5、引风机6，最后经由烟囱7排入到大气中；

该系统还包括飞灰及反应物收集仓8，该飞灰及反应物收集仓8通过管道与脱硫塔2的底部相连，通过管道与除尘器3的底部相连。

其中，在所述脱硫塔2的顶部设置有旋转雾化器12，通过所述旋转雾化器12将石灰浆液雾化为细小液滴，并在脱硫塔2内部向下喷洒。

其中，在所述脱硫塔2的内部上方设置有旋流板，

所述由石灰浆液雾化而成的细小液滴和待处理烟气都经过该旋流板，使得所述待处理烟气中携带的酸性成分与石灰浆液反应，从而完成待处理烟气的脱硫作业。

其中，在所述脱硫塔2的底部设置有闪蒸热风入口14，

通过所述闪蒸热风入口14向脱硫塔2内部注入热空气，所述热空气使得脱硫塔2内酸性成分与石灰浆液反应生成的产物被迅速蒸干，形成粉末状的脱硫副产物，进而从吸收塔的底部进入到飞灰及反应物收集仓8。

其中，所述脱硫塔2的底部呈倒锥形，

经由闪蒸热风入口14进入到脱硫塔2的热风，沿倒锥形螺旋上升。

其中，所述换热器5为气-气式热管换热器，包括竖直设置的热管15、位于上方的冷流体方园管道17、位于下方的热流体方园管道18和隔板16；

优选地，所述热流体方园管道18与烟道4连通；

优选地，所述冷流体方园管道17与闪蒸热风入口14连通。

其中，所述热管5包括内层的钢管19和钢管19外部的热管翅片20；

优选地，所述热管翅片20呈螺线型环绕在钢管19的外部。

其中，该系统还包括石灰仓9，通过所述石灰仓9向石灰稀释罐10中添加石灰，

所述石灰稀释罐10上连接有水管21，

所述石灰稀释罐10下方与石灰搅拌罐11连通，

所述石灰搅拌罐11中设置有搅拌器22，所述石灰搅拌罐11的出料口处设置有泵，通过泵将石灰浆液泵入到顶罐1中。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统中提供了低阻力、低能耗、高效的脱硫塔内旋流板构件，其开孔率较大，允许气流高速通过，从而提高脱硫效率，使烟气分布均匀；

(2)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统中采用旋转喷雾闪蒸脱硫技术，闪蒸热风呈切线流入含烟气的脱硫塔内，强烈旋转，沿倒锥形螺旋上升形成一个明显的速度梯度，低处热风上升速度最快，反应物未沉到底部前已经被粉碎和干燥，这样就防止了飞灰和反应物粘滞于塔壁造成灰堵；

(3)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统中烟气-空气换热采用热管换热器，回收利用烟气余热产生的热空气作为烟气闪蒸的热空气源，该换热器克服了常规换热器的弊病，即冷热流体都位于换热管的外侧，冷热流体不直接接触，烟气冲刷管壁时不会受到急剧冷却降温，进而不会使积灰粘结，导致灰堵；

(4)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的脱硫效率高，可达99％以上；

(5)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的脱硫塔的阻力能够控制在800Pa以下，阻力小可降低电耗，节省运行成本；

(6)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的除尘器入口粉尘浓度＜10g/Nm³，可降低除尘器负荷，从而减少除尘器的运行阻力，减少电耗，同时提高除尘器使用寿命；

(7)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的工艺系统结构简单，调节灵活，可控性好；

(8)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统无废水产生，系统不需防腐处理；

(9)根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的脱硫产物输送简单，干燥、自由流动的脱硫副产物，可以非常容易地采用机械输送方式进行输送处理，由于脱硫副产物颗粒很细，成份稳定，非常适合用作高炉渣水的添加料及在水泥砂浆中作为建材使用。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统整体结构示意图；

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的脱硫塔结构示意图；

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的旋流板结构示意图；

图4示出根据本实用新型一种优选实施方式的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的换热器结构示意图；

图5示出根据本实用新型一种优选实施方式的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统的热管结构示意图；

图6示出根据本实用新型一种优选实施方式的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统中石灰浆液的备制流程示意图。

附图标号说明：

1-顶罐

2-脱硫塔，

3-除尘器

4-烟道

5-换热器

6-引风机

7-烟囱

8-飞灰及反应物收集仓

9-石灰仓

10-石灰稀释罐

11-石灰搅拌罐

12-旋转雾化器

14-闪蒸热风入口

15-热管

16-隔板

17-冷流体方园管道

18-热流体方园管道

19-钢管

20-热管翅片

21-水管

22-搅拌器

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，如图1所示，该系统包括：脱硫塔2，在脱硫塔2上方连接有顶罐1，通过顶罐1向脱硫塔2中添加石灰浆液；

所述脱硫塔2上连通有两条烟道4，其中一条为进烟道，另一条为出烟道，通过所述进烟道向脱硫塔2中流入待处理烟气，通过所述出烟道从脱硫塔2中向外排出处理后的烟气，优选地，所述进烟道的连通位置高于所述出烟道的连通位置，以便于烟气在脱硫塔2中充分脱硫；

所述处理后的烟气依次经过除尘器3、换热器5、引风机6，最后经由烟囱7排入到大气中；优选地，所述除尘器3为布袋除尘器或者静电除尘器，通过该除尘器3进一步除掉烟气中的残留固化体。

该系统还包括飞灰及反应物收集仓8，该飞灰及反应物收集仓8通过管道与脱硫塔2的底部相连，通过管道与除尘器3的底部相连，从而将脱硫塔2和除尘器3的底部粉尘、颗粒等杂质统一收集并处理，此处收集到的固体粉尘中，主要的成分为脱硫副产物硫酸钙，所述硫酸钙是优质的建筑材料，能够对其进行进一步深入利用。

在一个优选的实施方式中，如图2中所示，在所述脱硫塔2的顶部设置有旋转雾化器12，通过所述旋转雾化器12将石灰浆液雾化为细小液滴，并在脱硫塔2内部向下喷洒。所述细小液滴为平均直径约50μm的液滴。所述旋转雾化器可以选择无锡沃得旋转雾化科技有限公司的WD-350型雾化器或者WD-100型雾化器。

在一个优选的实施方式中，如图3中所示，在所述脱硫塔2的内部上方设置有旋流板，所述旋流板可以选择河北凯晟环保科技有限公司生产的脱硫塔旋流器。

所述由石灰浆液雾化而成的细小液滴和待处理烟气都经过该旋流板，使得所述待处理烟气中携带的酸性成分与石灰浆液反应，从而完成待处理烟气的脱硫作业。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述脱硫塔2的底部设置有闪蒸热风入口14，

通过所述闪蒸热风入口14向脱硫塔2内部注入热空气，所述热空气使得脱硫塔2内酸性成分与石灰浆液反应生成的产物被迅速蒸干，形成粉末状的脱硫副产物，进而从吸收塔的底部进入到飞灰及反应物收集仓8。其中，所述酸性成分包括SO₂、SO₃等；所述产物即为脱硫副产物，主要成分为GaSO₃和GaSO₄；由于脱硫塔中还存在高温空气，GaSO3还会进一步氧化，最终大部分GaSO₃会通过氧化反应变为GaSO₄；该脱硫副产物在刚刚形成时，一般都携带有一定量的水分，类似于传统喷淋脱硫吸收塔中的情况，在脱硫塔内循环浆液含有硫酸钙与含水化合物(石膏)，很容易在塔内发生结垢，进而堵塞脱硫塔。本申请中通过设置上述闪蒸热风入口14，向脱硫塔内注入热空气，保证石灰浆液、脱硫副产物等液滴在接触脱硫塔的内壁之前就已经被干燥，从而防止脱硫塔堵塞。

在一个优选的实施方式中，所述脱硫塔2的底部呈倒锥形，经由闪蒸热风入口14进入到脱硫塔2的热风，沿倒锥形螺旋上升，从而形成一个明显的速度梯度，脱硫塔2内部低处热风上升速度最快，干燥及粉碎颗粒结构的能力最强，反应物未沉到底部前已经被粉碎和干燥，进一步防止飞灰和反应物粘滞于塔壁造成灰堵，其中闪蒸热风入口的入射角度为20-35度；优选为30度；本申请人发现，当该入射角度设置为30度时，塔壁上积存的灰最少，无需人工干预清灰，而其他入射角度则需要定期人工干预清灰。

在一个优选的实施方式中，如图4和图5中所示，所述换热器5为气-气式热管换热器，包括竖直设置的热管15、位于上方的冷流体方园管道17、位于下方的热流体方园管道18和隔板16；

通过所述隔板16固定热管15，同时分隔并固定冷流体方园管道17和热流体方园管道18。

优选地，所述热流体方园管道18与烟道4连通；

优选地，所述冷流体方园管道17与闪蒸热风入口14连通。空气在冷流体方园管道17中吸收经由热管中转而来的热流体方园管道中烟气的热量，在温度升高后经由闪蒸热风入口14进入到脱硫塔内，作为闪蒸热风干燥脱硫副产物，防止其附着粘滞于脱硫塔的塔壁造成灰堵。

进一步优选地，所述热管5包括内层的钢管19和钢管19外部的热管翅片20；优选地，所述热管翅片20呈螺线型环绕在钢管19的外部，从而进一步增强热管的换热效率。

在一个优选的实施方式中，该系统还包括石灰仓9，通过所述石灰仓9向石灰稀释罐10中添加石灰，

所述石灰稀释罐10上连接有水管21，水管21能够注入稀释用水，

所述石灰稀释罐10下方与石灰搅拌罐11连通，在稀释后向石灰搅拌罐11注入稀释后的石灰浆液，

所述石灰搅拌罐11中设置有搅拌器22，所述石灰搅拌罐11的出料口处设置有泵，通过泵将搅拌好的石灰浆液泵入到顶罐1中。

本申请中，石灰浆液中石灰浓度根据烟气种类、烟气中酸性物质含量选择设置。例如，当待处理烟气SO₂浓度均值1000mg/Nm³、温度135℃时，新鲜石灰用量：0.9t/h。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

该系统包括：脱硫塔(2)，

在脱硫塔(2)上方连接有顶罐(1)，通过顶罐(1)向脱硫塔(2)中添加石灰浆液，

所述脱硫塔(2)上连通有两条烟道(4)，其中一条为进烟道，另一条为出烟道，通过所述进烟道向脱硫塔(2)中流入待处理烟气，通过所述出烟道从脱硫塔(2)中向外排出处理后的烟气，

所述处理后的烟气依次经过除尘器(3)、换热器(5)、引风机(6)，最后经由烟囱(7)排入到大气中；

该系统还包括飞灰及反应物收集仓(8)，该飞灰及反应物收集仓(8)通过管道与脱硫塔(2)的底部相连，通过管道与除尘器(3)的底部相连；

在所述脱硫塔(2)的顶部设置有旋转雾化器(12)，通过所述旋转雾化器(12)将石灰浆液雾化为细小液滴，并在脱硫塔(2)内部向下喷洒；

在所述脱硫塔(2)的内部上方设置有旋流板，

由所述石灰浆液雾化而成的细小液滴和待处理烟气都经过该旋流板，使得所述待处理烟气中携带的酸性成分与石灰浆液反应。

2.根据权利要求1所述的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

在所述脱硫塔(2)的底部设置有闪蒸热风入口(14)，

通过所述闪蒸热风入口(14)向脱硫塔(2)内部注入热空气，所述热空气使得脱硫塔(2)内酸性成分与石灰浆液反应生成的产物被迅速蒸干，形成粉末状的脱硫副产物，进而从吸收塔的底部进入到飞灰及反应物收集仓(8)。

3.根据权利要求2所述的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

所述脱硫塔(2)的底部呈倒锥形，

经由闪蒸热风入口(14)进入到脱硫塔(2)的热风，沿倒锥形螺旋上升。

4.根据权利要求1所述的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

所述换热器(5)为气-气式热管换热器，包括竖直设置的热管(15)、位于上方的冷流体方园管道(17)、位于下方的热流体方园管道(18)和隔板(16)。

5.根据权利要求4所述的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

所述热流体方园管道(18)与烟道(4)连通；

所述冷流体方园管道(17)与闪蒸热风入口(14)连通。

6.根据权利要求4所述的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

所述热管(15)包括内层的钢管(19)和钢管(19)外部的热管翅片(20)。

7.根据权利要求6所述的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

所述热管翅片(20)呈螺线型环绕在钢管(19)的外部。

8.根据权利要求1所述的燃煤烟气旋转喷雾闪蒸干燥吸收脱硫系统，其特征在于，

该系统还包括石灰仓(9)，通过所述石灰仓(9)向石灰稀释罐(10)中添加石灰，

所述石灰稀释罐(10)上连接有水管(21)，

所述石灰稀释罐(10)下方与石灰搅拌罐(11)连通，

所述石灰搅拌罐(11)中设置有搅拌器(22)，所述石灰搅拌罐(11)的出料口处设置有泵，通过泵将石灰浆液泵入到顶罐(1)中。

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